Abstract
The mechanical characteristics of a fault gouge from near Mt. Kumjung in Kumjung-Gu, Busan, were estimated from laboratory tests on different joint models. Fault gouge samples and joint samples in biotite granite were obtained from boreholes in the study area that had penetrated small faults associated with the Dongnae and Yangsan faults. XRD and SEM analyses revealed that for the fault gouge consists of several clay minerals with tabular structure (kaolinite, montmorillonite, illite, sericite), which could cause the considerable reduction of shear strength when wet. The shear strength of the fault gouge was obtained from direct shear tests of the fault gouge itself and from direct shear tests of several natural/artificial joint surfaces coated with fault gouge. The results indicate that the reduction of shear strength is more abrupt for the joint surfaces coated with fault gouge compared with uncoated joint surfaces, and that the friction angle of the fault gouge between joint surfaces is much lower than the internal friction angle of the fault gouge itself. Fault gouges in contact with rock, therefore, could have a stronger negative effect on the stability of structures in rock masses than the fault gouge itself.
본 연구에서는 부산시 금정구 금정산 일대에서 채취한 단층비지대의 공학적 특성을 여러 형태의 절리모형실험을 통하여 파악하였다. 이 지역은 양산단층과 동래단층과 같은 주요 대규모 단층과 부수적인 소규모 단층이 다수 분포하고 있어, 이 지역의 시추공 중 이러한 단층을 관통한 시추공에서 단층비지 및 흑운모 화강암 절리 시료를 추출하여 실내 실험에 사용하였다. 우선 단층비지대의 광물학적 특성을 파악하기 위한 XRD 및 SEM 분석에서는 단층비지대가 수분 함유에 따른 급격한 전단강도 감소를 예측할 수 있는 판상구조의 점토광물인 kaolinite, montmorillonite, illite, sericite으로 이루어져 있는 것으로 파악되었다. 단층비지에 대한 전단강도 특성은 비지 자체의 전단강도 측정과 단층비지를 충전한 여러 형태의 자연 및 인공절리면에 대한 절리면의 전단강도 측정으로 구하였다. 실험 결과, 단층비지가 충전된 절리면은 충전물질이 없는 절리면보다 급격한 전단강도의 감소가 발생하였으며, 단층비지의 내부 마찰각보다 절리면 사이에 충전된 단층비지의 마찰각이 더욱 낮게 측정되었다. 이러한 실험 결과는 암반과 접하고 있는 단층비지의 전단 특성은 단층비지 자체가 가진 전단강도보다 더욱 작은 값을 가지기 때문에 암반 구조물의 안정성을 저해하는 요소로 작용할 수 있다는 것을 보여주고 있다.